JPH0477224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は容器等の被処理物保持体の壁面を介し
て壁面内の被処理物を冷却する冷却装置に関す
る。

従来の技術 容器に保有された被処理物を所定温度あるいは
所定温度以下に冷却したり、化学反応、溶解、希
釈等の、化学的物理的操作によつて被処理物から
発生する熱量を除去して、被処理物の温度を一定
にコントロールする操作が各種工業において広く
行われている。

この場合、冷却あるいは除熱の方法として、容
器周囲に設けたジヤケツトや容器内部に設けたコ
イル等の熱交換装置に、容器内の被処理物の温度
より低い温度の熱媒体（被処理物の温度や冷却温
度に応じて、有機冷媒、無機冷媒、冷水、冷却
水、温水、水蒸気、有機熱媒体等の各種熱媒体の
うち、目的に合致した種類が選ばれる。）を容器
外部の熱媒体設備によつて供給し、高温の容器内
被処理物から低温の熱媒体への熱移動により、容
器内被処理物の温度を下げることが一般に行われ
ている。さらに一定の所定温度にコントロールす
る場合には、容器内被処理物の温度を測定し、こ
の測定値と前記所定温度との差に応じて、前記熱
媒体の温度、流量、圧力等を調整することにより
容器内被処理物の温度を一定にする方法が通常行
われている。

しかしながら、このような冷却方法は、いずれ
も被処理物と熱媒体の温度差に基づく、顕熱の利
用による冷却であるため、応答が遅く、激しい発
熱を伴う化学反応の除熱などの目的には対応でき
ないといつた本質的な欠点がある。（凝縮性蒸気
を熱媒体にすれば、加熱時は潜熱の利用になる
が、冷却時は潜熱が利用できない。）また熱媒体
設備として、熱媒の種類に応じて温水ボイラー、
熱媒ボイラー、冷却設備、冷凍設備や熱媒のタン
ク類、配管類等種々の付帯設備が必要であり、熱
媒体の保有量が多くなつて熱媒体の熱容量が大き
くなり、熱媒体自体の温度変更の応答性が悪いと
いつた欠点もある。

上記のような欠点を改善して応答を早くするた
めに、冷却時には加熱時とは別の冷却用熱媒体を
前記ジヤケツトあるいはコイル等の熱交換器に供
給したり、あるいは加熱時はジヤケツトを使用
し、冷却時には容器内コイルを使用するといつた
ように、冷却時と加熱時で各々専用の加熱用およ
び冷却用の熱媒体設備を設けることが行われてい
る。また、容器内部の被処理物を容器外部に設置
した伝熱面積の大きい熱交換器に供給し、容器と
外部の熱交換器とのあいだで被処理物を循環する
ことによつて冷却、除熱することもしばしば行わ
れている。

しかしながら、この場合も冷却は顕熱の利用で
あり、温度差を大きくしたり、伝熱面積を多くし
て対応しているだけであつて、本質的な効率の悪
さを解決しているものではない。さらに高粘度液
の撹拌の場合のように、容器内にコイル等の熱交
換器を設置することが下可能であつたり、設置で
きたとしても充分な伝熱面積がとれないこともあ
る。また容器内被処理物の性状によつては外部に
循環することが不適当な場合もある。このように
冷却時の応答性を良くするために、伝熱面積を増
大しようとしても種々の制約条件から不可能であ
ることが多く、やはり、発熱量の大きい場合の除
熱や急冷などの目的には対応できないといつた欠
点がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、凝縮性蒸気を熱媒体として例えば容
器内の温度を所定の温度にコントロールしたり、
所定温度以下にする際に必要となる冷却操作を、
凝縮した液が蒸発する際の蒸発潜熱を利用して、
極めて早い応答速度で行えるようにすることを目
的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、被処理物保持体壁面に接する凝縮性
蒸気相中に設けた、蒸気を凝縮させるための熱交
換装置と、前記熱交換装置によつて凝縮した凝縮
液を集液し整流するための集液整流装置と集液整
流した前記凝縮液を流下させる壁面を備える被処
理物保持体とからなり、集液整流した前記凝縮液
を前記壁面に極力均一に膜状または滴状にして流
下させ、前記凝縮液が前記壁面を介して被処理物
保持体内の被処理物の保有する熱量によつて蒸発
する際の蒸発潜熱を利用して、前記被処理物を冷
却するようになしたことを特徴とする冷却装置に
関する。なおこの場合凝縮性蒸気中の不凝縮性ガ
スは極力排除することがより効果的である。

ここで「集液整流装置」とは、凝縮した凝縮液
を集液し、その流れを一定方向（ここでは被処理
物保持体壁面の方向）へ向けるための集液および
流れ誘導装置をいう。以下同じ。

具体的には、ジヤケツト付容器において、水蒸
気等の凝縮性蒸気をジヤケツト室に供給して容器
内部の被処理物を加熱しているような場合に、本
発明の熱交換装置および集液整流装置をジヤケツ
ト室内に組み込むと、加熱時のみならず冷却時も
潜熱を利用できるため、応答が極めて早く、発熱
量の大きい化学反応、溶解、希釈等の諸操作や急
冷操作に適している。この場合、前記熱交換装置
はパイプ類をジヤケツト室内の容器本体壁周囲に
コイル状に巻回して設置したコイル式熱交換器
に、外部から冷却用熱媒体を供給すればよく、前
記集液整流装置は、たとえば平板や波板等の板状
物を、前記コイル式熱交換器のコイルのパイプに
沿つてパイプ下部に設置し、さらに容器本体の壁
面に向かつて傾斜をつけると共に、容器本体壁面
との間に微少の隙間を保ち、パイプ表面で凝縮し
て落下する凝縮液を集めて容器本体壁面をほぼ均
一に膜状または滴状に流下するようにすればよ
い。このとき、板状の集液整流装置は、凝縮液が
円周方向に流れて、容器本体壁面を均一に流れな
くなるのを防ぐために、ピツチの小さい液板状や
折板状の凹凸のある板を用いるのがよい。また凝
縮液が流下する容器本体の壁面をグラインダーや
サンドブラストで荒らしたり、縦すじを入れた
り、ナシ地模様にするとより効果的である。

本発明の冷却装置を利用して保持体内の被処理
物を加熱しようとするときには、熱交換装置の冷
却用コイルに冷却用熱媒体の供給を停止し、ジヤ
ケツト室に加熱した凝縮性蒸気を吹き込めばよ
い。そうすると凝縮性蒸気は伝熱面となした被処
理物保持体壁面で凝縮し、凝縮潜熱によつて被処
理物を加熱することができる。

実施例 本発明の実施例を第１図によつて説明すると、
容器本体１の外周に設けたジヤケツト室２の内部
に、冷却用の熱交換装置６を設ける。この熱交換
装置６はたとえばパイプ７からなり、これを容器
本体外壁面５の外周にコイル状に巻回して設置す
る。このときパイプ７と外壁面５が接触しないよ
うに、適当な隙間をあけて設置する。パイプ７に
は凝縮性蒸気を凝縮させるための冷却用熱媒体が
供給されるようになつており、１０はその供給の
出入口である。パイプ７の直下には凝縮液を集め
て容器本体外壁面５に流下させるための集液整流
装置８を設置する。この集液整流装置８はたとえ
ば波板９からなり、パイプ７に沿つてパイプ下部
に螺旋状に巻回して設置する。この波板９は集液
した凝縮液を容器本体外壁面５に流下させるため
に、外壁面５に対して適当な傾斜をつけ、さらに
波板９は容器本体外壁面５に対し、微少な隙間を
保つて設置する。

以上の構成において、ジヤケツト室２には凝縮
性蒸気として水蒸気が供給されており（ジヤケツ
ト室内の不凝縮性ガスを極力排除するために、あ
らかじめジヤケツト室を水蒸気でブローしておく
方がよい）、容器内部の被処理物４を加熱あるい
は所定温度に保持している。ここで被処理物４を
冷却したり、反応熱や溶解熱などのような被処理
物４から発生する熱量を除去する場合にはパイプ
７に水などの冷却用熱媒体を供給する。水を供給
すればジヤケツト室２内の水蒸気は直ちにパイプ
７の表面で凝縮し、落下して波板９によつて集液
され、波板９と容器本体外壁面５との隙間から外
壁面５に沿つてほぼ均一に膜状または滴状になつ
て流下する。流下中に凝縮液は容器内部の高温の
被処理物４から受ける熱によつて蒸発し、その際
蒸発潜熱を被処理物４から奪い、被処理物４の温
度は極めて速やかに低下する。このとき、水蒸気
は供給を停止するのではなく、水蒸気が凝縮して
壁面をほぼ均一に濡らすのに必要な程度の量を供
給する必要がある。実際的には、反応温度のコン
トロールのように、発生熱を除去するような場合
は、水蒸気の供給量を変更することなく、パイプ
７に水を供給すれば直ちに被処理物４の温度は低
下する。

第２図は、被処理物を連続的に潜熱によつて冷
却することができる本発明の他の実施例を示す。
この実施例においては、被処理物保持体１は二重
管構造となつており、被処理物４は該二重管の環
状空隙内を連続的に流れるようになつている。冷
却用のコイル状パイプ７および該パイプ下方に設
けた螺旋状に巻回した波板９は二重管の両側に設
置される。この実施例も第１図の実施例と同じ原
理に従つてジヤケツト室２へ供給された凝縮性蒸
気が冷却用パイプ７の表面で凝縮し、集液整流用
の波板９によつて誘導されて二重管１の壁面５に
沿つて流下する間に被処理物４から受ける熱によ
つて再び蒸発し、その際蒸発潜熱を被処理物から
奪う。

第２図の実施例は、被処理物を反応装置などの
温度制御用熱媒として使用する場合など、被処理
物を急冷する場合、あるいは頻繁に温度を変える
場合に有利である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば凝縮性蒸
気を熱媒体として、被処理物の温度をコントロー
ルするため、あるいは所定温度以下にするために
冷却する際に、凝縮性蒸気相中に蒸気を凝縮させ
るための熱交換装置と、熱交換装置下部に凝縮し
た凝縮液を集液し整流するための集液整流装置を
設けて、前記凝縮液を被処理物保持体外壁面に極
力均一に膜状または滴状にして流下させ、前記凝
縮液が被処理物の保有する熱量によつて蒸発する
際の蒸発潜熱を利用して被処理物を冷却すること
ができるようにしたことによつて、前記保持体内
の被処理物を迅速に冷却することができるといつ
た効果を有する。

実際的には、水蒸気などの凝縮性蒸気を熱媒体
として使用している場合に、前述した熱交換装置
および集液整流装置をジヤケツト内に組み込むこ
とにより、加熱時のみならず冷却時にも潜熱を利
用することができ、しかも前記熱交換装置に水な
どの冷却用熱媒体を通せば、凝縮性蒸気は直ちに
凝縮し、被処理物保持体外壁面を流下してその中
の被処理物から蒸発潜熱を奪うため、熱的応答が
極めて早い装置となり、発熱量の大きい化学反応
などの温度コントロール装置として適用できると
いつた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示す縦
断面図である。 １は容器本体、２はジヤケツト室、４は被処理
物、６は熱交換装置、８は集液整流装置、１１は
ジヤケツト室への凝縮性蒸気の供給の出入口であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝熱面となした壁面を有する被処理物保持体
   と、 前記被処理物保持体の壁面に接して設けられた
   ジヤケツト室と、 前記ジヤケツト室内へ凝縮性蒸気を供給するた
   めの手段と、 前記ジヤケツト室内に設けられ、凝縮性蒸気を
   凝縮させるための熱交換装置と、 前記熱交換装置によつて凝集した凝縮液を集液
   し、集液した凝縮液が前記被処理物保持体の壁面
   に沿つて流下するように集液した凝縮液の流れを
   前記壁面へ指向させるための流れ誘導装置を備
   え、 前記凝縮液を前記壁面に膜状または滴状にして
   流下させ、前記凝縮液が、前記壁面を介して被処
   理物保持体内の被処理物の保有する熱量によつて
   蒸発する際に、前記被処理物から奪う蒸発潜熱に
   よつて前記被処理物を冷却するようになしたこと
   を特徴とする冷却装置。